內(nèi)燃機(jī)車機(jī)油系統(tǒng)故障的預(yù)警與預(yù)防

劉林 唐馮

摘 要： 機(jī)油內(nèi)金屬粒子尤其是大顆粒金屬粒子對(duì)柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)件的磨損是致命的，為進(jìn)一步提高柴油機(jī)保護(hù)和預(yù)警能力，在機(jī)油系統(tǒng)中增加金屬粒子報(bào)警裝置、自清式濾清器和離心式濾清器，分別用于檢測(cè)機(jī)油內(nèi)金屬粒子情況和過(guò)濾機(jī)油系統(tǒng)中的雜質(zhì)。加裝該裝置后，加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)拉缸、抱缸、瓦片黏損軸頸損傷等故障的預(yù)警和預(yù)防能力。該機(jī)油系統(tǒng)能夠延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命、延長(zhǎng)機(jī)油更換周期和濾清器的維護(hù)周期以達(dá)到降本增效的作用。

關(guān)鍵詞： 金屬粒子探測(cè)器；離心式濾清器；自清式濾清器；機(jī)油系統(tǒng)

1引言

柴油機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車的主要?jiǎng)恿υ矗裼蜋C(jī)內(nèi)有許多相互摩擦運(yùn)動(dòng)的金屬部件，這些部件的運(yùn)動(dòng)速度快、工作環(huán)境差。柴油機(jī)工作時(shí)，曲軸和軸瓦之間采用的是液體動(dòng)壓滑動(dòng)，通過(guò)油膜的承載能力來(lái)平衡曲軸傳遞的載荷。其主要工作機(jī)理為在軸瓦和軸頸之間注入足夠的機(jī)油，并隨著曲軸的高速旋轉(zhuǎn)，充分建立起一定厚度、一定壓力的油膜，避免軸頸與軸瓦之間的直接接觸，從而形成良好的液體潤(rùn)滑，保證柴油機(jī)軸承的正常工作。如果在此過(guò)程中，機(jī)油中若存在金屬粒子尤其是大顆粒金屬粒子，這部分金屬粒子逐步進(jìn)入摩擦副間，勢(shì)必會(huì)引起軸瓦的局部拉傷，這不僅影響到機(jī)車的正常使用，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)體、曲軸等部件報(bào)廢，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，傳統(tǒng)的機(jī)油系統(tǒng)不具備金屬粒子的探測(cè)和報(bào)警功能，僅在濾清器壓差出現(xiàn)異常示數(shù)時(shí)，判定需要更換濾芯，運(yùn)用及維護(hù)成本較高。本文介紹的機(jī)油系統(tǒng)采用了自清式濾清裝置、離心式濾清裝置及金屬粒子探測(cè)裝置，該配置能夠有效地延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命、延長(zhǎng)機(jī)油更換周期和濾清器的維護(hù)周期。

本機(jī)油系統(tǒng)主要由主循環(huán)回路、檢測(cè)支路和反沖回路組成。主循環(huán)回路主要是將經(jīng)自清式濾清器過(guò)濾后的機(jī)油直接提供給柴油機(jī)，為柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)部件提供強(qiáng)迫潤(rùn)滑；檢測(cè)支路是從柴油機(jī)機(jī)油泵后取油連通至金屬粒子探測(cè)器，當(dāng)機(jī)油內(nèi)金屬顆粒超標(biāo)時(shí)將會(huì)發(fā)出警報(bào)；反沖回路是將經(jīng)自清式濾清器過(guò)濾后的機(jī)油分離一路對(duì)自清式濾清器進(jìn)行反沖洗，然后進(jìn)入到離心式濾清器中，在離心濾清器的離心力作用下將金屬粒子、絮狀物等雜質(zhì)分離并收集。具體安裝及原理圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 機(jī)油系統(tǒng)原理圖

機(jī)油系統(tǒng)的工作原理及具體安裝方式如下：

（1）金屬粒子探測(cè)器工作原理及安裝方式

A）電路常開(kāi)_無(wú)金屬顆粒 B）電路閉合_有金屬顆粒

圖2 探測(cè)器工作原理圖

在主機(jī)油泵后、自清式機(jī)油濾清器之前，靠近機(jī)油濾清器的管路上引出一路，作為檢測(cè)支路。為了保證柴油機(jī)流量，分流檢測(cè)支路的流量一般不超過(guò)主機(jī)油泵額定流量的10%。金屬粒子探測(cè)器內(nèi)腔中裝有細(xì)密的金屬網(wǎng)格，網(wǎng)格按照電子線路設(shè)置，詳見(jiàn)圖2。當(dāng)機(jī)油由進(jìn)油口流進(jìn)到探測(cè)器內(nèi)腔時(shí)，機(jī)油中較大的金屬粒子落在金屬網(wǎng)格內(nèi)將使電子線路導(dǎo)通，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音或警示燈。金屬粒子探測(cè)報(bào)警后，柴油機(jī)應(yīng)立即停機(jī)并檢查運(yùn)動(dòng)件和機(jī)油情況，清除裝置網(wǎng)格內(nèi)的金屬粒子后方可消除報(bào)警。

根據(jù)探測(cè)器工作原理，金屬粒子探測(cè)器安裝時(shí)時(shí)應(yīng)高于油底殼的油位，避免因機(jī)油反沖引發(fā)誤報(bào)警。探測(cè)器的進(jìn)油口應(yīng)豎直向上，回油口豎直向下安裝，根據(jù)其工作原理可知若其水平放置，金屬顆粒不能粘附在探測(cè)網(wǎng)上，而是在網(wǎng)下堆積，不能及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警反饋。

（2）濾清器工作原理及安裝方式

自清式濾清器在工作時(shí)，一般有總流量3～5%左右的經(jīng)濾清的油反沖洗濾芯。每隔幾分鐘整個(gè)濾芯就會(huì)被完全清潔一次，以防止殘留固體物質(zhì)粘滯在濾清器表面上，確保低且恒定的機(jī)油壓降，保持濾芯清潔。然后帶有固體物質(zhì)等雜質(zhì)的反沖油將被送至離心式濾清器中。當(dāng)反沖油從離心濾清器進(jìn)油管經(jīng)轉(zhuǎn)子軸進(jìn)入離心濾轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)子下部?jī)蓚€(gè)對(duì)稱布置的噴油嘴高速噴出，由此產(chǎn)生反作用力偶，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的離心力。在離心力的作用下，內(nèi)腔機(jī)油中固體顆粒及密度較高的雜質(zhì)將被甩向轉(zhuǎn)子內(nèi)壁，粘附在內(nèi)壁青殼濾紙上，濾清后干凈的機(jī)油從噴頭噴出后，由濾清器座內(nèi)腔排出，順流沿出油口流出進(jìn)入油底殼，完成機(jī)油的過(guò)濾過(guò)程。

3試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本機(jī)油系統(tǒng)的可行性及可靠性，對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

（1）金屬粒子探測(cè)器試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)金屬探測(cè)器進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，在金屬探測(cè)器前管路內(nèi)放入金屬顆粒，燃油泵起動(dòng)并運(yùn)行一段時(shí)間后，金屬粒子探測(cè)器發(fā)出警報(bào)，立即關(guān)停進(jìn)行檢查。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拆檢，在金屬探測(cè)器電路網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了金屬顆粒的存在，當(dāng)去除掉該部分金屬顆粒后恢復(fù)狀態(tài)，故障報(bào)警消除。從而證明金屬粒子探測(cè)器可正常工作。

（2）離心濾清器試驗(yàn)驗(yàn)證

在機(jī)車1-8檔位不同試驗(yàn)工況下，對(duì)離心濾進(jìn)口機(jī)油壓力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)定試驗(yàn)，當(dāng)機(jī)車處于4檔及以上檔位時(shí)，離心濾清器進(jìn)口壓力大于700kPa，離心濾清器轉(zhuǎn)速大于5500r/min，滿足離心濾清器的工作要求。自清濾清器反沖正常，壓差指示未升高，因此該機(jī)油系統(tǒng)達(dá)到裝車要求。將離心式濾清器裝車運(yùn)用了四個(gè)多月后，對(duì)離心濾清器進(jìn)行了拆檢，轉(zhuǎn)子體及轉(zhuǎn)子外殼上均有6～8mm厚度的油泥，且該機(jī)車大部分時(shí)間于低檔位運(yùn)行，因此，驗(yàn)證了離心濾清器的使用效果。

4結(jié)論

機(jī)油系統(tǒng)的合理配置能夠有效地延長(zhǎng)機(jī)油的更換周期及柴油機(jī)的使用壽命。經(jīng)過(guò)機(jī)車運(yùn)用考核證實(shí)，金屬粒子探測(cè)器的使用可以監(jiān)測(cè)機(jī)油系統(tǒng)中的金屬雜質(zhì)，提高油機(jī)保護(hù)預(yù)警能力了；自清式濾清器結(jié)合離心式濾清器的的使用能夠改善機(jī)油系統(tǒng)環(huán)境，提高機(jī)油系統(tǒng)清潔度。因此，該機(jī)油系統(tǒng)可以提升故障的預(yù)警幾率，為用戶帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。■

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